火星探测“竞技场”

    中国首次火星探测任务将于2020年实施，在一次任务中同时实现对火星的“环绕、着陆、巡视”，并将对火星的形貌、土壤、环境、大气等展开探测。中国火星探测计划让火星探测再次成为公众关注的焦点。

    火星距离地球的最近距离为5500万千米，最远距离达4亿公里，是太阳系中与地球最相似的行星，也是唯一经改造后可能实现大规模移民的星球。进入航天时代以来，美国多次开展火星探测，保持着极高的成功率，接二连三取得重大科学发现。

    1976年着陆火星表面的“海盗1号”和“海盗2号”可谓人类探索火星生命的先驱。21世纪以来，人类先后发射环绕火星的轨道器、着陆在火星表面的着陆器、巡视探测的火星车等，采用多种科学手段进行探测，证明了火星表面曾经有过大规模水体活动，暗示火星出现过适宜生命繁衍的环境特征，并可能发育过生命。

    2001年发射的奥德赛号轨道器发现水流遗迹。2003年发射的“孪生兄弟”机遇号和勇气号火星车发现了被命名为“埃斯佩朗斯6号”的岩石。这块岩石形成于火星历史最初的10亿年，是机遇号检测过的最古老岩石。它的黏土矿物是在水环境下形成的，其中富含铝，说明当时流经岩石缝隙的水是中性的，而生命的进化和繁衍正需要中性环境。如今，勇气号于2010年停止工作，但机遇号依旧不断发回探测数据。

    2004年欧盟发射的火星快车轨道器发现了曾经的海岸线和沉积物，一系列科学数据也证明火星曾经有大规模的水，可能曾是“蓝色星球”，其干涸的北部平原在数十亿年前很可能是一片汪洋。不仅如此，2005年发射的火星勘测轨道器和2008年5月着陆火星的凤凰号探测器都发现，火星现在仍然有水存在。

    2011年发射的好奇号火星车是人类有史以来制造的体积最大、性能最高，也是最昂贵的火星车。它耗资26亿美元，重899公斤，外壳宽4.5米，搭载了11种不同的科学仪器。好奇号发现了名为“黄刀湾”的湖泊遗迹。36亿年前那里曾经是一个至少存在了数万年的湖泊，长约50公里，宽约5公里。黄刀湾是一个淡水湖，理论上可以支持一些简单微生物的生存。在地球上某些洞穴和热泉喷口，也可以见到这类微生物。下一步，好奇号将寻找化学条件更利于保存有机物、有机物含量较高、辐射暴露时间较短的岩石样本。一旦检测到有机碳，那将是火星曾经存在过生命的直接证据。

    我们并不仅仅关注火星上的水。2013年发射的马文号轨道器深入火星低层大气，发现随着火星磁场变弱，火星曾经浓密的大气层被太阳风逐渐吹走，揭开了火星大气消失之谜。

    未来，更多的火星计划将要实施。2018年，太空探索技术公司将发射红龙飞船登陆火星，为未来载人探测做准备。2020年，欧空局和俄罗斯航天局联合进行的“ExoMars”火星探测任务将发射火星车登陆火星表面。美国的下一代火星车——2020火星车已进入最终的设计与建造阶段，将于2020年夏天发射，计划次年2月在曾经适合微生物生存的地点着陆，搜寻火星生命迹象，并收集土壤和岩石样本，拟通过未来火星探测任务带回地球。

    也就是说，2020年左右的火星表面将至少同时聚集来自中、美、欧、俄的四个火星探测器，火星探测的竞争可能达到白热化。这次同场竞技，将是检验各国航天技术和行星科学研究实力的重要舞台。

    （作者单位：中国科学院国家天文台）